JP2019157899A - ラジアルフォイル軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接を用いることなく、ラジアルフォイル軸受の構成部材の分解及び脱落を抑制する。【解決手段】本開示のラジアルフォイル軸受３は、回転軸１が挿通される挿通孔１２ａを有する軸受ハウジング１２と、挿通孔１２ａに配置されるベースシート３０と、ベースシート３０に支持され、挿通孔１２ａの径方向に凹凸を有するバックフォイル１１と、バックフォイル１１に支持されるトップフォイル９と、を備え、ベースシート３０は、挿通孔１２ａの径方向に離反する分岐Ｐを有し、軸受ハウジング１２、バックフォイル１１、及びトップフォイル９の少なくとも一つと係合している。【選択図】図２

Description

本開示は、ラジアルフォイル軸受に関するものである。

従来、高速回転体用の軸受として、回転軸に外挿されて用いられるラジアル軸受が知られている。このようなラジアル軸受としては、軸受面を形成する薄板状のトップフォイルと、このトップフォイルを弾性的に支持するバックフォイルと、前記トップフォイル及び前記バックフォイルを収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備えたラジアルフォイル軸受がよく知られている。ラジアルフォイル軸受のバックフォイルとしては、薄板を波板状に成形したバンプフォイルが主として用いられている。

このようなラジアルフォイル軸受において、バックフォイルが複数のバックフォイル片から構成される場合、バックフォイル片が軸受ハウジングから脱落する可能性があるため、例えば、バックフォイル片をシート状の部材（以下、ベースシートと称する）に溶接（スポット溶接）し、このベースシートごと軸受ハウジングに組み込む場合がある。下記特許文献１には、ベースシートに相当する部材として“Cartridge sheet（２２）”を備えるラジアルフォイル軸受が開示されている。また、下記特許文献２には、ベースシートに相当する部材として“バンプシート（５）”を備えるラジアルフォイル軸受が開示されている。

米国特許第５９０２０４９号明細書 特表２００７−５２２４１５号公報

しかしながら、溶接（スポット溶接）を用いると、バックフォイルが変形する虞がある。その結果、トップフォイルに歪みが生じ、軸受の負荷能力や動特性（剛性と減衰）に影響を及ぼし、十分な支持能力を得られない可能性がある。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、溶接を用いることなく、ラジアルフォイル軸受の構成部材の分解及び脱落を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示のラジアルフォイル軸受は、シャフトが挿通される挿通孔を有する軸受ハウジングと、前記挿通孔に配置されるベースシートと、前記ベースシートに支持され、前記挿通孔の径方向に凹凸を有するバックフォイルと、前記バックフォイルに支持されるトップフォイルと、を備え、前記ベースシートは、前記挿通孔の径方向に離反する分岐を有し、前記軸受ハウジング、前記バックフォイル、及び前記トップフォイルの少なくとも一つと係合している。

また、本開示においては、前記バックフォイルは、前記挿通孔が延びる軸方向における端縁に切欠を有し、前記ベースシートの前記分岐から延伸する延伸部は、前記切欠に挿入されていてもよい。

また、本開示においては、前記延伸部は、前記切欠を通った前記バックフォイルの内周側において、前記挿通孔の周方向のいずれか一方側に延伸していてもよい。

また、本開示においては、前記ベースシートとして、前記延伸部を有すると共に、前記軸方向における端縁に切欠を有する第１のベースシートと、前記第１のベースシートを支持すると共に、前記第１のベースシート及び前記バックフォイルの切欠に挿入される第２の延伸部を有する第２のベースシートと、を備え、前記第２の延伸部は、前記バックフォイルの内周側において、前記挿通孔の周方向の他方側に延伸していてもよい。

また、本開示においては、前記挿通孔には、前記軸受ハウジングの端面から前記軸方向に延びる通し溝が形成され、前記ベースシートの前記分岐から延伸する延伸部は、前記通し溝に挿入されていてもよい。

また、本開示においては、前記通し溝には、前記トップフォイルの端部が挿入され、前記ベースシートは、前記通し溝上に延伸し、前記トップフォイルの端部と径方向において係合する係合突部を有してもよい。

また、本開示においては、前記通し溝には、前記トップフォイルの前記端部として第１端と第２端とが挿入され、前記トップフォイルは、前記第１端から周方向一方側に延伸する部位と、前記第２端から周方向他方側に延伸する部位が、軸方向に交差し、前記係合突部は、前記通し溝上に延伸し、前記トップフォイルの前記交差した両端と径方向において係合していてもよい。

また、本開示においては、前記軸受ハウジングの軸方向における端面に設けられ、前記挿通孔の内周縁から径方向外側に向かって延伸する収容溝を備え、前記ベースシートの前記分岐から延伸する延伸部は、前記収容溝に挿入されていてもよい。

また、本開示においては、前記軸受ハウジングの軸方向の端面に取り付けられ、前記延伸部を覆う蓋体を備えてもよい。

本開示によれば、溶接を用いることなく、ラジアルフォイル軸受の構成部材の分解及び脱落を抑制することができる。

本開示のラジアルフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す側面図である。 本開示の第１実施形態に係るラジアルフォイル軸受を示す正面図である。 本開示の第１実施形態に係るトップフォイルを展開した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 本開示の第１実施形態に係る中間フォイル及びバックフォイルと係合した状態のベースシートを展開した平面図である。 本開示の第１実施形態に係るバックフォイルと係合した状態のベースシートを展開した平面図である。 本開示の第１実施形態に係るベースシートを展開した平面図である。 本開示の第１実施形態に係るベースシートと中間フォイル及びバックフォイルとの係合状態を示す正面拡大図である。 本開示の第２実施形態に係る中間フォイル及びバックフォイルと係合した状態の第１のベースシート及び第２のベースシートを展開した平面拡大図である。 本開示の第２実施形態に係る（ａ）第１のベースシートを展開した平面拡大図、（ｂ）第２のベースシートを展開した平面拡大図である。 本開示の第２実施形態に係る第１のベースシート及び第２のベースシートと中間フォイル及びバックフォイルとの係合状態を示す正面拡大図である。 本開示の第３実施形態に係るベースシートを展開した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 本開示の第３実施形態に係るベースシートとトップフォイルとの係合状態を説明するための（ａ）斜視図、（ｂ）正面図である。 本開示の第３実施形態の一変形例に係るベースシートとトップフォイルとの係合状態を説明するための（ａ）斜視図、（ｂ）正面図である。 本開示の第４実施形態に係るラジアルフォイル軸受を示す正面図である。 本開示の第４実施形態に係るラジアルフォイル軸受に蓋体を取り付けた状態を示す正面図である。 本開示の第４実施形態に係るベースシートを展開した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。

以下、図面を参照して本開示のラジアルフォイル軸受を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本開示のラジアルフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す側面図である。
図１中、符号１は回転軸（シャフト）、符号２は回転軸の軸方向の一方側の先端に設けられたインペラ、符号３は本開示に係るラジアルフォイル軸受である。なお、図１では省略してラジアルフォイル軸受を一つしか記載していないが、通常は回転軸１の軸方向にラジアルフォイル軸受が二つ設けられている。したがって、本実施形態においてもラジアルフォイル軸受３が二つ設けられている。

回転軸１には、ラジアルフォイル軸受３が外挿（挿通）されている。回転軸１のインペラ２とラジアルフォイル軸受３との間には、スラストカラー４が設けられている。このスラストカラー４の軸方向両側には、スラスト軸受５が配置（挿通）されている。インペラ２は、静止側となるハウジング６内に配置されており、ハウジング６との間にチップクリアランス７を有している。

（第１実施形態）
図２は、本開示の第１実施形態に係るラジアルフォイル軸受３を示す正面図である。
ラジアルフォイル軸受３は、回転軸１に外挿されて、該回転軸１を支持する軸受である。ラジアルフォイル軸受３は、トップフォイル９と、中間フォイル１０と、バックフォイル１１と、ベースシート３０と、軸受ハウジング１２と、を備える。軸受ハウジング１２は、回転軸１が挿通される挿通孔１２ａを有する。

なお、以下の説明においては、挿通孔１２ａを基準に各部材の位置関係を説明することがある。具体的に、「軸方向」とは、挿通孔１２ａが延びる方向（回転軸１が挿通される方向）を言う。また、「径方向」とは、挿通孔１２ａの径方向を言う。また、「周方向」とは、挿通孔１２ａの内周面に沿った周方向を言う。

軸受ハウジング１２は、径方向におけるラジアルフォイル軸受３の最外部を構成する円筒状の部材である。軸受ハウジング１２には、挿通孔１２ａが形成されている。挿通孔１２ａには、ベースシート３０、バックフォイル１１、中間フォイル１０、トップフォイル９が収容されている。具体的に、ベースシート３０は挿通孔１２ａの内周面に支持され、バックフォイル１１はベースシート３０に支持され、中間フォイル１０はバックフォイル１１に支持され、トップフォイル９は中間フォイル１０に支持されている。なお、本開示の軸受ハウジング１２は、挿通孔１２ａを備える円筒状の部材である。しかし、挿通孔１２ａを有すれば、軸受ハウジング１２は、円筒状以外の部材（例えば角柱状の部材）であってもよい。

図３は、本開示の第１実施形態に係るトップフォイル９を展開した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。
トップフォイル９は、図３（ａ）に示すように、周方向を長辺とし、軸方向を短辺とする矩形状の金属箔である。このトップフォイル９は、図２に示すように、円筒状に巻かれて、回転軸１の周面に対向して配置されている。

トップフォイル９の長辺方向における一方の短辺（端部，第１端）には、図３（ａ）に示すように、長辺方向の一方側に突出する一つの凸部２１ａと、凸部２１ａの短辺方向両側に形成された二つの凹部２２ａとを有してなる第１の凹凸部２３ａが形成されている。すなわち、トップフォイル９の長辺方向における一方の短辺は、長辺方向の一方側に突出する一つの凸部２１ａと、凸部２１ａの短辺方向両側に延接する段差とを備える。

また、トップフォイル９の当該一方の短辺と反対の他方の短辺（長辺方向における他方側に位置する短辺（端部，第２端））には、短辺方向において離隔する二つの凸部２１ｂと、当該二つの凸部２１ｂの間に位置する一つの凹部２２ｂと、を有してなる第２の凹凸部２３ｂが形成されている。あるいは、トップフォイル９の長辺方向の他方側に位置する短辺には、長辺方向の一方側に窪む凹部２２ｂと、凹部２２ｂの短辺方向両側に位置する段差とを備える。

第２の凹凸部２３ｂの凹部２２ｂは、第１の凹凸部２３ａの凸部２１ａに対応して形成されている。また、第１の凹凸部２３ａの凹部２２ａは、第２の凹凸部２３ｂの凸部２１ｂに対応して形成されている。つまり、凹部２２ｂの短辺方向の間隔の最少が、凸部２１ａの短辺方向の幅の最大より大きい。本開示の凹部２２ｂの長辺方向の間隔と、凸部２１ａの長辺方向の間隔は、長辺方向において一定である。

第２の凹凸部２３ｂの凹部２２ｂは、第１の凹凸部２３ａと第２の凹凸部２３ｂとが重なるようにトップフォイル９を円筒状に巻いた際、凹部２２ｂ内を凸部２１ａが通り抜けるように形成されている。同様に、第１の凹凸部２３ａの凹部２２ａは、トップフォイル９を円筒状に巻いた際、該凹部２２ａ内を凸部２１ｂがそれぞれ通り抜けるように形成されている。つまり、トップフォイル９は、第１端（一方の短辺）から周方向一方側に延伸する部位（凸部２１ａ）と、第２端（他方の短辺）から周方向他方側に延伸する部位（凸部２１ｂ）が、軸方向に交差している。

凹部２２ｂ、２２ａを通り抜けた凸部２１ａ、２１ｂ（トップフォイル９の両端）は、図２に示すように、それぞれ軸受ハウジング１２側に引き出される。すなわち、挿通孔１２ａの内周側に配されたトップフォイル９を軸方向から見ると、凸部２１ａと凸部２１ｂが交差している。また、トップフォイル９の凸部２１ａは、軸方向において、２つの凸部２１ｂの間に位置する。軸受ハウジング１２には、挿通孔１２ａの内周面に、凸部２１ａ、２１ｂが挿入される通し溝１３が形成されている。通し溝１３は、軸受ハウジング１２の軸方向の一方の端面１２ｂから他方の端面１２ｂまで形成されている。

トップフォイル９は、図３（ｂ）に示すように、第１の凹凸部２３ａを形成した側（一方の短辺側）と第２の凹凸部２３ｂを形成した側（他方の短辺側）とに、これらの間の中央部に比べて薄厚（薄肉）な薄肉部２４が形成されている。これら薄肉部２４は、図２に示すように、その外周面（軸受ハウジング１２側の面）が中央部の外周面より凹み、薄肉となっている。

薄肉部２４の周方向の長さＬは、図２に示すように、通し溝１３と、バックフォイル１１の端部の山部１１ｃの一つ分までに対応する長さとされている。本開示においては、軸受ハウジング１２に配されたトップフォイル９は、外周面側に段差を備え、当該段差を介し薄肉となる。また、薄肉部２４は、トップフォイル９の周方向の両端から最も近い山部１１ｃを越える周方向位置まで延在している。

バックフォイル１１は、ベースシート３０と中間フォイル１０との間に配置されている。バックフォイル１１は、中間フォイル１０及びトップフォイル９を弾性的に支持するフォイル（薄板）である。このようなバックフォイル１１としては、例えばバンプフォイルや、特開２００６−５７６５２号公報や特開２００４−２７０９０４号公報などに記載されているスプリングフォイル、特開２００９−２９９７４８号公報などに記載されているバックフォイルなどが用いられる。本実施形態では、バックフォイル１１としてバンプフォイルを用いている。

本開示のバックフォイル１１は、挿通孔１２ａの内周面に沿って配置された３つ（複数）のバックフォイル片１１ａによって構成されている。バックフォイル片１１ａは、フォイル（薄板）が周方向に波板状になっている。３つのバックフォイル片１１ａは、軸方向から見たとき、全体として略円筒状になるよう湾曲している。つまり、バックフォイル片１１ａは、挿通孔１２ａの内周面に沿って配置される。本開示では、バックフォイル片１１ａの３つが全て同じ形状・寸法に形成されている。したがって、これらバックフォイル片１１ａは、挿通孔１２ａの内周面を周方向において略３分割して配置されている。

バックフォイル片１１ａは、径方向内側に突出する山部１１ｃと、山部１１ｃから見て径方向外側に突出する谷部１１ｂと、が周方向において交互に形成されている。つまり、バックフォイル片１１ａ（バックフォイル１１）は、挿通孔１２ａの径方向に凹凸を有する。谷部１１ｂのベースシート３０と対向する平坦部は、ベースシート３０に当接可能である。また、山部１１ｃは、中間フォイル１０（中間フォイル片１０ａ）に当接可能である。このように、バックフォイル片１１ａは、山部１１ｃにより、中間フォイル片１０ａを介してトップフォイル９を弾性的に支持している。なお、バックフォイル片１１ａの周方向両端は、いずれも谷部１１ｂとなっている。

中間フォイル１０は、トップフォイル９とバックフォイル１１との間に配置されている。中間フォイル１０は、本開示では、挿通孔１２ａの内周面に沿って配置された３つの中間フォイル片１０ａによって構成されている。３つの中間フォイル片１０ａは、展開形状が略矩形状であり、軸方向から見たとき、図２に示すように、全体として略円筒状になるよう湾曲している。本開示では、中間フォイル片１０ａの３つが全て同じ形状・寸法に形成されている。したがって、これら中間フォイル片１０ａは、挿通孔１２ａの内周面を周方向において略３分割して配置されている。

中間フォイル片１０ａの厚みは、バックフォイル片１１ａよりも薄い。中間フォイル１０の剛性は、バックフォイル１１の剛性の半分以下である。中間フォイル片１０ａの外形は、バックフォイル片１１ａの外形と略等しい大きさを有する。この中間フォイル片１０ａは、バックフォイル１１の山部１１ｃの頂部に接する平面部１０ｂと、平面部１０ｂによりも径方向外側に窪む（突出する）溝部１０ｃと、を有する。すなわち、この溝部１０ｃは、トップフォイル９から離隔している。溝部１０ｃは、中間フォイル片１０ａの周方向両端の間の周方向位置（本開示では周方向における中間フォイル片１０ａの中央位置）に形成されている。中間フォイル片１０ａの溝部１０ｃの両側の部位は、溝部１０ｃが対向するバックフォイル片１１ａの谷部１１ｂの両側の山部１１ｃに当接可能となっている。

図４は、本開示の第１実施形態に係る中間フォイル１０及びバックフォイル１１と係合した状態のベースシート３０を展開した平面図である。すなわち、図４では、中間フォイル１０（中間フォイル片１０ａ）の下側に、不図示であるがバックフォイル１１（バックフォイル片ａ）が配置されている。図５は、本開示の第１実施形態に係るバックフォイル１１と係合した状態のベースシート３０を展開した平面図である。すなわち、図５では、中間フォイル１０（中間フォイル片１０ａ）をベースシート３０から取り外している。図６は、本開示の第１実施形態に係るベースシート３０を展開した平面図である。図７は、本開示の第１実施形態に係るベースシート３０と中間フォイル１０及びバックフォイル１１との係合状態を示す正面拡大図である。

ベースシート３０は、図４〜図６に示すように、周方向を長辺とし、軸方向を短辺とする矩形状の金属箔である。このベースシート３０は、図２に示すように、円筒状に巻かれて、挿通孔１２ａの内周面に配置されている。ベースシート３０の長辺方向における一方の短辺には、トップフォイル９と同様に、長辺方向の一方側に突出する一つの凸部３１ａと、凸部３１ａの短辺方向両側に形成された二つの凹部３２ａとを有してなる第１の凹凸部３３ａが形成されている。すなわち、ベースシート３０の長辺方向における一方の短辺は、長辺方向の一方側に突出する一つの凸部３１ａと、凸部３１ａの短辺方向両側に延接する段差とを備える。

また、ベースシート３０の当該一方の短辺と反対の他方の短辺（長辺方向における他方側に位置する短辺）には、短辺方向において離隔する二つの凸部３１ｂと、当該二つの凸部３１ｂの間に位置する一つの凹部３２ｂと、を有してなる第２の凹凸部３３ｂが形成されている。あるいは、ベースシート３０の長辺方向の他方側に位置する短辺には、長辺方向の一方側に窪む凹部３２ｂと、凹部３２ｂの短辺方向両側に位置する段差とを備える。

第２の凹凸部３３ｂの凹部３２ｂは、第１の凹凸部３３ａの凸部３１ａに対応して形成されている。また、第１の凹凸部３３ａの凹部３２ａは、第２の凹凸部３３ｂの凸部３１ｂに対応して形成されている。第２の凹凸部３３ｂの凹部３２ｂは、第１の凹凸部３３ａと第２の凹凸部３３ｂとが重なるようにベースシート３０を円筒状に巻いた際、凹部３２ｂ内を凸部３１ａが通り抜けるように形成されている。同様に、第１の凹凸部３３ａの凹部３２ａは、ベースシート３０を円筒状に巻いた際、該凹部３２ａ内を凸部３１ｂがそれぞれ通り抜けるように形成されている。

凹部３２ｂ、３２ａを通り抜けた凸部３１ａ、３１ｂ（ベースシート３０の両端）は、図２に示すように、それぞれ軸受ハウジング１２側に引き出され、通し溝１３に挿入される。すなわち、挿通孔１２ａの内周側に配されたベースシート３０を軸方向から見ると、凸部３１ａと凸部３１ｂが交差している。また、ベースシート３０の凸部３１ａは、軸方向において、２つの凸部３１ｂの間に位置する。さらに、ベースシート３０の凸部３１ａは、トップフォイル９の凸部２１ｂと交差している。また、ベースシート３０の凸部３１ｂは、トップフォイル９の凸部２１ａと交差している。

すなわち、ベースシート３０の凹部３２ｂは、トップフォイル９の凸部２１ａが通り抜けるように形成されている。同様に、トップフォイル９の凹部２２ｂは、ベースシート３０の凸部３１ａが通り抜けるように形成されている。つまり、ベースシート３０の凹部３２ｂの短辺方向の間隔の最少が、ベースシート３０の凸部３１ａ及びトップフォイル９の凸部２１ａの短辺方向の幅の最大より大きい。また、トップフォイル９の凹部２２ｂの短辺方向の間隔の最少が、トップフォイル９の凸部２１ａ及びベースシート３０の凸部３１ａの短辺方向の幅の最大より大きい。なお、ベースシート３０の凹部３２ｂの長辺方向の間隔と、凸部３１ａの長辺方向の間隔は、長辺方向において一定である。

バックフォイル片１１ａは、図５に示すように、軸方向（図５において紙面上下方向）の両端縁に切欠１１ｄを備える。切欠１１ｄは、バックフォイル片１１ａの谷部１１ｂに形成されている。切欠１１ｄは、バックフォイル片１１ａの周方向両端の間の周方向位置（本開示では周方向におけるバックフォイル片１１ａの中央位置）に形成されている。また、切欠１１ｄは、バックフォイル片１１ａに形成された２つの山部１１ｃの間の周方向位置に形成されている。すなわち、バックフォイル片１１ａには、軸方向の両端縁の当該周方向位置において、軸方向に凹みが存在する。

また、中間フォイル片１０ａは、図４に示すように、軸方向（図４において紙面上下方向）の両端縁に切欠１０ｄを備える。切欠１０ｄは、中間フォイル片１０ａの溝部１０ｃに形成されている。切欠１０ｄは、中間フォイル片１０ａの周方向両端の間の周方向位置（本開示では周方向における中間フォイル片１０ａの中央位置）に形成されている。すなわち、中間フォイル片１０ａには、軸方向の両端縁の当該周方向位置において、軸方向の凹みが存在する。

切欠１０ｄは、平面部１０ｂと平面部１０ｂとの間に形成された溝部１０ｃの底部の一部が、軸方向における中間フォイル片１０ａの中央部に向かって切り欠かれて形成されたものである。切欠１０ｄは、バックフォイル片１１ａの切欠１１ｄに対応する位置、すなわち切欠１１ｄと重なる位置に形成されている。切欠１０ｄの幅は、切欠１１ｄの幅と略同じに形成されている。これら切欠１０ｄ，１１ｄには、ベースシート３０の分岐Ｐから延伸する延伸部３４が係合している。すなわち、延伸部３４は、その周方向の両側を、切欠１１ｄのエッジに挟まれる形で、バックフォイル片１１ａの外周側から内周側まで延伸している。同様に、延伸部３４は、その周方向の両側を、切欠１０ｄのエッジに挟まれる形で、中間フォイル片１０ａの外周側から内周側まで延伸している。つまり、延伸部３４が、バックフォイル１１及び中間フォイル１０に対して、周方向両側に対向し、挿通されている。

ベースシート３０は、図７に示すように、挿通孔１２ａの径方向（図７において紙面上下方向）に離反する分岐Ｐを有する。そして、分岐Ｐを介して延伸部３４が延伸している。第１実施形態に係る分岐Ｐは、挿通孔１２ａの径方向内側（図７において紙面上側）に離反している。つまり、延伸部３４は、分岐Ｐから径方向内側に向かい延伸している。この分岐Ｐは、図６に示すように、ベースシート３０の軸方向（図７において紙面上下方向）の両端縁に形成されている。分岐Ｐは、ベースシート３０の両端縁において周方向に等間隔で複数（両端縁のそれぞれに３つ（計６つ））形成されている。すなわち、分岐Ｐは、中間フォイル片１０ａ及びバックフォイル片１１ａに対応して３つ形成されている。

分岐Ｐから延伸する延伸部３４は、図７に示すように、ベースシート３０の一部を切り起こして形成されている。この延伸部３４は、ベースシート３０のシート面に対して鈍角方向に延伸する「返し」である。図６に示すように、延伸部３４（分岐Ｐ）に隣接する位置には、切欠３５が形成されている。すなわち、ベースシート３０には、軸方向の両端縁の延伸部３４の形成位置の近傍において、軸方向の凹みが存在する。延伸部３４は、図７に示すように、切欠１１ｄ及び切欠１０ｄに挿入されている。延伸部３４は、切欠１１ｄ及び切欠１０ｄを通った中間フォイル１０の内周側において、挿通孔１２ａの周方向一方側（図７における紙面左側）に延伸している。

具体的に、延伸部３４は、切欠１０ｄを通った中間フォイル１０（中間フォイル片１０ａ）の径方向内側において、周方向における切欠１０ｄの形成範囲Ｗ外まで延伸している。切欠１０ｄは、周方向においてバックフォイル１１（バックフォイル片１１ａ）の切欠１１ｄよりも僅かに大きい形成範囲Ｗを有するため、延伸部３４は、切欠１１ｄを通ったバックフォイル１１（バックフォイル片１１ａ）の径方向内側において、周方向における切欠１１ｄの形成範囲外まで延伸していると言える。すなわち、延伸部３４の中間フォイル１０より内側にある部分は、中間フォイル１０と径方向に少なくとも一部が重なって配置される。延伸部３４は、トップフォイル９と干渉しないように、中間フォイル１０の溝部１０ｃ内に収容されている。

次に、このような構成からなるラジアルフォイル軸受３の作用について説明する。
回転軸１が停止した状態では、トップフォイル９はバックフォイル１１（３つのバックフォイル片１１ａ）によって中間ファイル１０（３つの中間フォイル片１０ａ）を介して回転軸１側に付勢されることで回転軸１に密着している。なお、本実施形態では、トップフォイル９の両端部が薄肉部２４となっているので、これら薄肉部２４では回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が、薄肉部２４がない場合と比べ緩和される。

そして、回転軸１を図２中の矢印Ｒ方向に始動させると、最初は低速で回転を始め、その後徐々に加速して高速で回転する。すると、図２中矢印Ｑで示すように、トップフォイル９、中間フォイル１０、バックフォイル１１のそれぞれの一端側から周囲流体が引き入れられ、トップフォイル９と回転軸１との間に流入する。これにより、トップフォイル９と回転軸１との間に流体潤滑膜が形成される。

この流体潤滑膜の膜圧は、トップフォイル９に作用し、該トップフォイル９に接する中間フォイル１０を介してバックフォイル片１１ａの個々の山部１１ｃを押圧する。すると、バックフォイル片１１ａは中間フォイル１０に押圧されることにより、その山部１１ｃが押し広げられ、これによってバックフォイル片１１ａは軸受ハウジング１２上をその周方向に動こうとする。すなわち、バックフォイル片１１ａ（バックフォイル１１）は、中間フォイル１０を介してトップフォイル９を弾性的に支持するため、トップフォイル９から荷重を受けた際にはその周方向に変形することで、トップフォイル９や中間フォイル１０の撓みを許容し、これを支持する。

ここで、図５及び図７に示すように、バックフォイル片１１ａには、軸方向の端縁に形成された切欠１１ｄに、ベースシート３０の分岐Ｐから延伸する延伸部３４が挿入されている。ベースシート３０の凸部３１ａ，３１ｂは、図２に示すように、トップフォイル９と共に軸受ハウジング１２の通し溝１３に係合しているため、延伸部３４がバックフォイル片１１ａの回り止めとなる。したがって、バックフォイル片１１ａの個々の山部１１ｃは、延伸部３４が挿入された切欠１１ｄを挟み周方向に変形する（動く）。

また、延伸部３４は、図５に示すように、バックフォイル片１１ａの軸方向の両端縁の切欠１１ｄにそれぞれ挿入されており、軸方向におけるバックフォイル片１１ａの移動も抑制している。さらに、延伸部３４は、図７に示すように、切欠１１ｄを通ったバックフォイル１１の内周側において、挿通孔１２ａの周方向における切欠１１ｄの形成範囲Ｗ外まで延伸している。つまり、ベースシート３０には、切欠１１ｄを通ったバックフォイル１１の内周側に「返し」が形成されており、これが径方向におけるバックフォイル片１１ａの抜け止めとなっている。つまり、延伸部３４は、切欠１１ｄより、回転軸１の回転方向と逆の周方向側にまで延伸している。よって、バックフォイル１１の分解及び脱落が抑制される。

中間フォイル片１０ａにもバックフォイル片１１ａと同様に、切欠１０ｄが形成され、延伸部３４が挿入されている。このため、中間フォイル１０も分解及び脱落が抑制される。中間フォイル片１０ａは、トップフォイル９からバックフォイル片１１ａへ荷重を伝える際、トップフォイル９およびバックフォイル片１１ａと共に撓むが、このとき中間フォイル片１０ａとトップフォイル９やバックフォイル片１１ａとの間で「滑り」が生じる。すなわち、回転軸１の軸振動により流体潤滑膜に圧力変動が生じると、トップフォイル９に圧力変動が伝達し、当該「滑り」が生じる。この「滑り」が摩擦によるエネルギー散逸を引き起こし、膜圧変動を減衰させるので、回転軸１の軸振動が抑制される。

また、回転軸１の軸振動による変動荷重(負荷と除荷の繰り返し)がバックフォイル片１１ａに作用し、荷重が除荷側になったとき、バックフォイル片１１ａは、軸受ハウジング１２の挿通孔１２ａの径方向内側に僅かに浮き上がる。このとき、延伸部３４の返し部３３が、バックフォイル片１１ａ（中間フォイル片１０ａ）に引っ掛かり、バックフォイル片１１ａと一緒にベースシート３０が持ち上げられる。ここで、ベースシート３０が持ち上げられたとき、ベースシート３０と軸受ハウジング１２の挿通孔１２ａ、及び、ベースシート３０とバックフォイル片１１ａとの間で「滑り」が生じ、これが摩擦によるエネルギー散逸を引き起こし、減衰として寄与する。一方、バックフォイル片１１ａに作用する荷重が負荷側になると、バックフォイル片１１ａは元の位置へ戻るが、その際にも同様にベースシート３０による「滑り」が生じ、これが摩擦によるエネルギー散逸を引き起こし、減衰として寄与する。

このように、上述の第１実施形態によれば、ベースシート３０は、挿通孔１２ａの径方向に離反する分岐Ｐを有し、分岐Ｐから延伸する延伸部３４が、バックフォイル１１及び中間フォイル１０と係合しているため、バックフォイル１１及び中間フォイル１０の分解及びバックフォイル１１及び中間フォイル１０の軸受ハウジング１２からの脱落を抑制できる。

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図８は、本開示の第２実施形態に係る中間フォイル１０及びバックフォイル１１と係合した状態の第１のベースシート３０Ａ及び第２のベースシート３０Ｂを展開した平面拡大図である。図９は、本開示の第２実施形態に係る（ａ）第１のベースシート３０Ａを展開した平面拡大図、（ｂ）第２のベースシート３０Ｂを展開した平面拡大図である。図１０は、本開示の第２実施形態に係る第１のベースシート３０Ａ及び第２のベースシート３０Ｂと中間フォイル１０及びバックフォイル１１との係合状態を示す正面拡大図である。

上述した第１実施形態のラジアルフォイル軸受３は、一枚のベースシート３０を備えていたが、第２実施形態のラジアルフォイル軸受３Ａは、図１０に示すように、第１のベースシート３０Ａと、第２のベースシート３０Ｂと、を備えている。第１のベースシート３０Ａは、第１実施形態のベースシート３０と略同様の構成となっており、図９（ａ）に示すように、ベースシート３０Ａの軸方向の両端縁に、分岐Ｐから延伸する延伸部３４Ａ及び切欠３５Ａを備える。延伸部３４Ａは、図１０に示すように、切欠１１ｄ及び切欠１０ｄを通った中間フォイル１０の内周側において、挿通孔１２ａの周方向一方側（図１０において紙面左側）に延伸している。

一方、第２のベースシート３０Ｂは、挿通孔１２ａの内周面に配置され、第１のベースシート３０Ａを径方向外側から支持している。この第２のベースシート３０Ｂは、第１のベースシート３０Ａの切欠３５Ａに挿入される延伸部３４Ｂ（第２の延伸部）を備える。延伸部３４Ｂは、切欠３５Ａ，切欠１１ｄ及び切欠１０ｄを通った中間フォイル１０の内周側において、挿通孔１２ａの周方向他方側（図１０において紙面右側）に延伸している。第２のベースシート３０Ｂも、第１実施形態のベースシート３０と略同様の構成となっており、図９（ｂ）に示すように、ベースシート３０Ｂの軸方向の両端縁に、分岐Ｐから延伸する延伸部３４Ｂ及び切欠３５Ｂを備える。延伸部３４Ａ及び延伸部３４Ｂは、径方向内側に向かい、周方向に互いに離反するように広がる。つまり、延伸部３４Ａ及び延伸部３４Ｂは、径方向外側に向かい楔状の形状となる。

図１０に示すように、延伸部３４Ａ，３４Ｂは、それぞれ周方向における切欠１０ｄの形成範囲Ｗ外まで延伸している。この構成によれば、径方向におけるバックフォイル片１１ａ及び中間フォイル片１０ａの抜け止め効果が高くなり、バックフォイル１１及び中間フォイル１０の分解及び脱落をより確実に抑制できる。また、回転軸１の軸振動による変動荷重が生じた際には、上述した「滑り」に加えて、第１のベースシート３０Ａと第２のベースシート３０Ｂとの間における「滑り」が生じ、これが摩擦によるエネルギー散逸を引き起こすため、減衰効果が高くなる。

（第３実施形態）
次に、本開示の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１１は、本開示の第３実施形態に係るベースシート３０Ｃを展開した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。図１２は、本開示の第３実施形態に係るベースシート３０Ｃとトップフォイル９との係合状態を説明するための（ａ）斜視図、（ｂ）正面図である。
第３実施形態のラジアルフォイル軸受３Ｃは、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、ベースシート３０Ｃが、通し溝１３に挿入されるトップフォイル９の凸部２１ａ，２１ｂと径方向において係合する凸部３６ａ，３６ｂ（係合突部）を有する点で、上記実施形態と異なる。

図１１（ａ）に示すように、ベースシート３０Ｃの長辺方向における一方の短辺には、短辺方向において離隔する二つの凸部３６ａと、当該二つの凸部３６ａの間に位置する一つの凹部３７ａと、を有してなる第１の凹凸部３８ａが形成されている。すなわち、ベースシート３０Ｃの長辺方向の一方側に位置する短辺には、長辺方向の他方側に窪む凹部３７ａと、凹部３７ａの短辺方向両側に位置する段差とを備える。

また、ベースシート３０Ｃの当該一方の短辺と反対の他方の短辺（長辺方向における他方側に位置する短辺）には、長辺方向の他方側に突出する一つの凸部３６ｂと、凸部３６ｂの短辺方向両側に形成された二つの凹部３７ｂとを有してなる第２の凹凸部３８ｂが形成されている。すなわち、ベースシート３０Ｃの長辺方向における他方の短辺は、長辺方向の他方側に突出する一つの凸部３６ｂと、凸部３６ｂの短辺方向両側に延接する段差とを備える。

ベースシート３０Ｃの第１の凹凸部３８ａと第２の凹凸部３８ｂの配置は、図６に示すベースシート３０の第１の凹凸部３３ａと第２の凹凸部３３ｂの配置と、長辺方向において反転した関係になっている。ベースシート３０Ｃの凹部３７ａ，３７ｂは、上述した第１実施形態と異なり、分岐Ｐによって形成されている。この分岐Ｐは、図１１（ｂ）に示すように、挿通孔１２ａの径方向外側（図１１（ｂ）において紙面下側）に離反している。この分岐Ｐから延伸する延伸部３４Ｃは、図１２（ｂ）に示すように、通し溝１３に挿入され、ベースシート３０Ｃのバックスプリングなどにより、通し溝１３の側壁部に対し周方向において係合している。

一方、ベースシート３０Ｃの凸部３６ａ，３６ｂは、図１２（ｂ）に示すように、通し溝１３上に延伸している。すなわち、ベースシート３０Ｃの凸部３６ａ，３６ｂは、通し溝１３上に隙間をあけて配置されている。図１２（ａ）に示すように、ベースシート３０Ｃの凸部３６ｂの径方向外側には、トップフォイル９の凸部２１ａが挿入（配置）される。また、ベースシート３０Ｃの二つの凸部３６ａの径方向外側には、トップフォイル９の二つの凸部２１ｂが挿入（配置）される。この構成によれば、径方向におけるトップフォイル９の抜け止め効果が高くなり、トップフォイル９の脱落を抑制できる。また、この構成によれば、ベースシート３０Ｃと軸受ハウジング１２との接触面積が増えるため、上述した「滑り」による減衰効果が高くなる。

なお、第３実施形態では、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、通し溝１３に係止具４０を配置してもよい。係止具４０は、上述の特開２０１４−２０４６３号公報の図３（ａ）において符号１６で示す固定具に相当するものである。すなわち、図１３に示す変形例では、通し溝１３の両端部に連通して径方向に延びる係止溝４４が形成されており、係止具４０は、係止溝４４に挿入される一対の脚部４２を備える。また、係止具４０は、一対の脚部４２の間に、脚部４２と反対の側に突出する二つの隔壁片４１を備える。二つの隔壁片４１は、軸方向にほぼ三分割された三つの係止溝４３を形成する。

三つの係止溝４３には、トップフォイル９の一つの凸部２１ａ及び二つの凸部２１ｂがそれぞれ配置されて隔壁片４１と軸方向において対向する。また、三つの係止溝４３には、ベースシート３０Ｃの二つの凸部３６ａ及び一つの凸部３６ｂがそれぞれ配置されて隔壁片４１と軸方向において対向する。この構成によれば、軸方向におけるトップフォイル９及びベースシート３０Ｃの移動が抑制され、トップフォイル９及びベースシート３０Ｃの脱落をより確実に抑制できる。

（第４実施形態）
次に、本開示の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１４は、本開示の第４実施形態に係るラジアルフォイル軸受３Ｄを示す正面図である。図１５は、本開示の第４実施形態に係るラジアルフォイル軸受３Ｄに蓋体５０を取り付けた状態を示す正面図である。図１６は、本開示の第４実施形態に係るベースシート３０Ｄを展開した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。
第４実施形態に係るラジアルフォイル軸受３Ｄは、図１４に示すように、第１実施形態と同様のベースシート３０の径方向外側に、ベースシート３０Ｄ（第２のベースシート）を備えると共に、ベースシート３０Ｄが挿通孔１２ａの径方向外側に離反する分岐Ｐを有し、該分岐Ｐから延伸する延伸部３４Ｄが軸受ハウジング１２と軸方向において係合している点で、上記実施形態と異なる。

図１６（ａ）に示すように、ベースシート３０Ｄは、第３実施形態のベースシート３０Ｃと同様に、長辺方向における一方の短辺に第１の凹凸部３８ａを備え、当該一方の短辺と反対の他方の短辺に第２の凹凸部３８ｂを備える。加えて、ベースシート３０Ｄには、軸方向の一方の端縁に切欠３９が形成されている。切欠３９は、図１６（ｂ）に示すように、ベースシート３０Ｄの一部を切り起こして延伸部３４Ｄを形成することにより形成される凹部である。すなわち、ベースシート３０Ｄの軸方向の一方の端縁には、挿通孔１２ａの径方向外側に延伸する延伸部３４Ｄが形成されている。なお、延伸部３４Ｄは、ベースシート３０Ｄの軸受ハウジング１２への組み込み易さを考慮して、ベースシート３０Ｄの軸方向の一方の端縁にのみ形成されている。

図１４に示すように、軸受ハウジング１２の軸方向の一方の端面１２ｂには、挿通孔１２ａの内周縁から径方向外側に向かって延伸する収容溝１５が形成されている。つまり、軸受ハウジング１２の軸方向における端面１２ｂは、軸受ハウジング１２の内周まで延在する凹部を備える。収容溝１５は、軸受ハウジング１２の端面１２ｂを、周方向にほぼ２分割する位置に、それぞれ形成されている。そして、これら収容溝１５には、延伸部３４Ｄが径方向に挿入されている。

図１５に示すように、軸受ハウジング１２の軸方向の両端面１２ｂには、蓋体５０が取り付けられる。蓋体５０は、延伸部３４Ｄを収容している収容溝１５を覆っている。本開示の蓋体５０は、軸受ハウジング１２の周方向に沿う円環板状に形成されている。蓋体５０の内周縁の径は、軸受ハウジング１２の内周縁の径よりも大きく、蓋体５０の外周縁の径は、軸受ハウジング１２の外周縁の径よりも小さい。

蓋体５０は、軸受ハウジング１２の軸方向の両端面１２ｂに形成されたネジ孔５２（図１４参照）にネジ５１によってネジ止めされている。蓋体５０は、軸受ハウジング１２の端面１２ｂを、その周方向にほぼ３分割する位置に、それぞれネジ止めされている。上記構成によれば、延伸部３４Ｄが蓋体５０によって覆われているため、上述した係止具４０が無くても、ベースシート３０Ｄが軸受ハウジング１２から軸方向に外れるのを抑制することができる。また、蓋体５０は、通し溝１３の開口端の一部を閉塞し、通し溝１３に挿入されたベースシート３０Ｄの延伸部３４Ｃも覆っているため、ベースシート３０Ｄが軸受ハウジング１２から軸方向に外れるのを抑制することができる。

以上、図面を参照しながら本開示のいくつかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、中間フォイルを備えるラジアルフォイル軸受を例示した。しかし、中間フォイルが無く、ベースシートがバックフォイルにのみ引っ掛かる構成であってもよい。

また、例えば、上記第２実施形態では、二枚のベースシートを備えるラジアルフォイル軸受を例示した。しかしながら、一枚のベースシートから挿通孔の径方向内側に離反する二つの延伸部を形成し、それらを周方向における一方側と他方側に延伸させてもよい。

また、例えば、上記第４実施形態では、軸受ハウジングの軸方向の両端面に蓋体を取り付けたラジアルフォイル軸受を例示した。しかしながら、軸受ハウジングの軸方向の一方の端面が、例えば取付対象物（支持フランジなど）に取り付けられているとき、軸受ハウジングの軸方向の他方の端面にのみ蓋体を取り付ける構成であってもよい。

１ 回転軸（シャフト）
３ ラジアルフォイル軸受
９ トップフォイル
１１ バックフォイル
１１ａ バックフォイル片
１１ｄ 切欠
１２ 軸受ハウジング
１２ａ 挿通孔
１２ｂ 端面
１３ 通し溝
１５ 収容溝
２１ａ 凸部（両端）
２１ｂ 凸部（両端）
３０ ベースシート
３０Ａ 第１のベースシート
３０Ｂ 第２のベースシート
３０Ｃ ベースシート
３０Ｄ ベースシート（第２のベースシート）
３４ 延伸部
３４Ａ 延伸部
３４Ｂ 延伸部
３４Ｃ 延伸部
３４Ｄ 延伸部
３５Ａ 切欠
３６ａ 凸部（係合突部）
３６ｂ 凸部（係合突部）
５０ 蓋体
５１ ネジ
Ｐ 分岐

Claims (9)

1. シャフトが挿通される挿通孔を有する軸受ハウジングと、
   前記挿通孔に配置されるベースシートと、
   前記ベースシートに支持され、前記挿通孔の径方向に凹凸を有するバックフォイルと、
   前記バックフォイルに支持されるトップフォイルと、を備え、
   前記ベースシートは、前記挿通孔の径方向に離反する分岐を有し、前記軸受ハウジング、前記バックフォイル、及び前記トップフォイルの少なくとも一つと係合している、ラジアルフォイル軸受。
2. 前記バックフォイルは、前記挿通孔が延びる軸方向における端縁に切欠を有し、
   前記ベースシートの前記分岐から延伸する延伸部は、前記切欠に挿入されている、請求項１に記載のラジアルフォイル軸受。
3. 前記延伸部は、前記切欠を通った前記バックフォイルの内周側において、前記挿通孔の周方向のいずれか一方側に延伸している、請求項２に記載のラジアルフォイル軸受。
4. 前記ベースシートとして、
   前記延伸部を有すると共に、前記軸方向における端縁に切欠を有する第１のベースシートと、
   前記第１のベースシートを支持すると共に、前記第１のベースシート及び前記バックフォイルの切欠に挿入される第２の延伸部を有する第２のベースシートと、を備え、
   前記第２の延伸部は、前記バックフォイルの内周側において、前記挿通孔の周方向の他方側に延伸している、請求項３に記載のラジアルフォイル軸受。
5. 前記挿通孔には、前記軸受ハウジングの端面から前記軸方向に延びる通し溝が形成され、
   前記ベースシートの前記分岐から延伸する延伸部は、前記通し溝に挿入されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。
6. 前記通し溝には、前記トップフォイルの端部が挿入され、
   前記ベースシートは、前記通し溝上に延伸し、前記トップフォイルの端部と径方向において係合する係合突部を有する、請求項５に記載のラジアルフォイル軸受。
7. 前記通し溝には、前記トップフォイルの前記端部として第１端と第２端とが挿入され、
   前記トップフォイルは、前記第１端から周方向一方側に延伸する部位と、前記第２端から周方向他方側に延伸する部位が、軸方向に交差し、
   前記係合突部は、前記通し溝上に延伸し、前記トップフォイルの前記交差した両端と径方向において係合している、請求項６に記載のラジアルフォイル軸受。
8. 前記軸受ハウジングの軸方向における端面に設けられ、前記挿通孔の内周縁から径方向外側に向かって延伸する収容溝を備え、
   前記ベースシートの前記分岐から延伸する延伸部は、前記収容溝に挿入されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。
9. 前記軸受ハウジングの軸方向の端面に取り付けられ、前記延伸部を覆う蓋体を備える、請求項２〜８のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。

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